Влияние удобрений на качество зерна зерновых культур

Качество урожая сельскохозяйственных культур тесно связано с биохимическим составом растений: содержанием белков, углеводов, жиров, витаминов и минеральных веществ. Кроме того; качество урожая оценивают специфическим для каждой культуры комплексом показателей, включающих товарные, питательные, технологические и гигиенические свойства. Большое значение в оценке качества урожая имеют внешний вид и товарность. Эти показатели особенно важны для овощных, плодовых культур и картофеля, на которые имеются ГОСТы. Внешние и физические показатели качества, такие, как цвет, масса, форма, натура зерна, учитывают при оценке товарности зерновых культур. К категории качества относятся лежкость урожая и его потери при хранении, особенно для овощных, плодовых культур и картофеля. Гигиенические показатели качества урожая оценивают по содержанию веществ, оказывающих отрицательное или вредное влияние на человека и животных при использовании в пищу или на корм растениеводческой продукции: нитраты, нитриты, остатки пестицидов, тяжелые металлы, радионуклиды и др.

Качество продукции зависит от многих факторов: климата, почвы, предшествующей культуры, сорта, доз, видов и форм удобрений, соотношения в них элементов питания, сроков внесения и др.

Удобрения являются ведущим фактором внешней среды, оказывающим влияние на качество урожая. Минеральное питание растений улучшается при внесении научно обоснованных доз удобрений. Поэтому оптимальные дозы удобрений разрабатывают не только на основе при6авок урожайности, но и по их действию на качество продукции. Улучшение питания способствует мобилизации физиологических ресурсов растения и повышению урожайности. Однако для каждого сорта существует предел биологических возможностей роста урожайности. Внесение удобрений в количествах, превышающих физиологическую потребность растений, не ведет к дальнейшему увеличению урожайности и сопровождается ухудшением качества продукции. Это связано не только с повышенными дозами удобрений, но и с несбалансированностью элементов минерального питания, неправильным подбором форм макроэлементов, а также применением микроэлементов без учета содержания их в почве и требований культуры.

Химический состав зерна этих культур приведен в таблице.

Как видно из таблицы, зерновые культуры отличаются достаточно высоким содержанием белка и очень высоким количеством крахмала. Питательную ценность белков зерновых культур определяют по содержанию аминокислот. Если питательная ценность животного белка (мяса, молока, яиц) принять за 100, то питательная ценность белка пшеницы составит 62-68, ржи - 68-75, овса78, риса - 83-86, кукурузы - 52-58.

Таблица 1.

Средний химический состав зерна, % сухой массы (по Кретовичу)

культура Белки Крахмал Жир Клетчатка Сахар Пентозаны и др. углеводы зола
Пшеница 15 65 2,0 2,8 4,3 8 2,2
Кукуруза 10 70 4,6 2,1 3,0 7 1,3
Рожь 13 70 2,0 2,2 5,0 10 2,0
Овес 12 50 5,5 14,0 2,0 13 3,8
Ячмень 12 55 2,0 6,0 4,0 12 3,5
Рис 7 70 2,3 12,0 3,6 2 6,0
Просо 12 60 4,6 11,0 3,8 2 4,0

Пшеница.

Главным показателем качества пшеницы является биохимический состав зерна: количество белков, их аминокислотный состав, содержание крахмала и витаминов. Количество белка в зерне определяет пищевую ценность пшеницы и колеблется от 9 до 26 %. Содержание крахмала 60 %, жира 1,9, клетчатки 2,8, сахаров 4,3, золы 2,2 %. Для выпечки хлеба хорошего качества белка в зерне должно быть не меньше 14 %. На хлебозаводах качество зерна пшеницы определяют по количеству и качеству клейковины и результатам лабораторной выпечки хлеба. Клейковина представляет собой белковый сгусток отделяющейся от крахмала муки в процессе замешивания теста. Этот сгусток обладает эластичностью, упругостью, связностью, от которой зависит качество хлеба. Высокобелковые сорта пшеницы в зависимости от плодородия почвы, сорта и удобрения содержат 35-40 % сырой клейковины, низкобелковые - 15-20 %. Основная масса клейковины представлена проламинами (глиадин) и глутаминами (глутамин). В пшенице, выращенной в степных районах, соотношение между глутамином и глиадином является лучшим и составляет 1: 1. В зависимости от содержания белка, клейковины (и ее свойства) и стекловидности зерно пшеницы делят на сильное, среднее и слабое.

Содержание белка в зерне пшеницы зависит главным образом от климатических условий ее выращивания и увеличивается с запада на восток и с севера на юг европейской части страны. Решающая роль в биосинтезе белка в растениях принадлежит влажности и температуре почвы и почвенного воздуха. Зерно пшеницы, выращенной в условиях засушливого климата, отличается повышенным содержанием белка по сравнению с зерном пшеницы, выращенной в условиях гумидного климата. Наибольшее количество белка имеют пшеницы, выращенные на юго-востоке европейской части России - в Центральном и Южном Поволжье, а также в Оренбургской области и на Алтае.

В сухие годы урожай пшеницы может снижаться, а содержание белка - увеличиваться, во влажные - наоборот. При возделывании пшеницы на хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах Нечерноземной зоны в зерне на 3 % больше белка, чем у тех же сортов пшеницы, выращенной на плохо окультуренных почвах в аналогичных погодных условиях (Авдонин).

Из удобрений наибольшее влияние на качество урожая оказывают азотные. Использование всей дозы азота, особенно больших его количеств в основное удобрение, может вызвать полегание пшеницы, снижение урожайности и ухудшение качества зерна. Для повышения урожайности и улучшения качества зерна азотные удобрения применяют дробно: во время ранневесенней корневой подкормки – N30-60 и летней некорневой - 20-30%-ным раствором мочевины в фазе колошения - молочной спелости. Летние подкормки применяют в основном на высокопродуктивных сортах сильных пшениц, возделываемых по современным технологиям. Летние подкормки увеличивают содержание белка в зерне на 0,5-1 %. При умеренных дозах азота (менее 90 кг/га) дробное внесение его не имеет преимуществ перед основным разовым внесением.

Внесение навоза повышает урожайность пшеницы, но не всегда положительно сказывается на качестве зерна. Минеральные удобрения вызывают хороший рост и развитие вегетативной массы, а навоз как медленноразлагающееся удобрение обеспечивает нормальное питание растений в момент налива зерна. Действие фосфорных и калийных удобрений на содержание белка в пшенице неустойчиво, однако при правильно подобранном соотношении N: Р: К в удобрении они положительно влияют на качество зерна.

Озимая рожь.

Качество зерна озимой ржи зависит от почвенно-климатических условий. Зерно озимой ржи, выращенной на черноземах и каштановых почвах, содержит 12,4-14,3 % белка, на дерново-подзолистых - 9,4-11,5 %. Содержание белка в зерне озимой ржи меньше, чем у пшеницы, однако озимая рожь содержит незаменимых кислот (лизина, валина, треонина, а также витамина В2 ) в 1,5-2 раза больше, чем пшеница. При совместном применении навоза и минеральных удобрений содержание белка в зерне озимой ржи увеличивается на 0,5-1,5 %. Высокие прибавки урожайности и сбора белка получают от некорневых подкормок ржи азотом в фазе колошения - молочной спелости.

Ячмень.

Он является важной кормовой и крупяной культурой, а также широко используется в пивоварении. Средний химический состав зерна ячменя (% на сухое вещество) составляет: крахмал45-70, белок -7-26, пентозаны -7-11, сахароза - 1,7-2, целлюлоза - 3,5-7, жир - 2-3, зольные элементы - 2--3. Шести-

рядные ячмени используют на корм скоту и их называют фуражными, а двухрядные - преимущественно в пивоварении. Требования к качеству зерна ячменя определяются способом его использования. Важнейшим показателем качества зерна является содержание белка. При использовании ячменя в качестве кормовой и крупяной культуры содержание белка должно быть высоким, а клетчатки - низким. При использовании ячменя на пивоваренные цели содержание белка не должно превышать 12 %. Содержание белков в зерне связано с количеством крахмала - чем больше крахмала, тем меньше белков.

Качество зерна зависит от сорта, почвенно-климатических условий и удобрений. Лучшие по качеству зерна ячмени произрастают в условиях умеренного количества света; тепла и осадков в Центрально- Черноземной и Нечерноземной зонах России. Все пивоваренные ячмени являются яровыми. В пивоваренном ячмене содержание крахмала составляет 56-70 %, а экстрактивность 72-83 %. Азотные удобрения оказывают наибольшее влияние на содержание белка в зерне ячменя, особенно при его выращивании на бедных дерново-подзолистых почвах. Умеренные дозы азота (N6o ) повышают урожай ячменя, а повышенные (N 120) - и, качество зерна. Действие азота сильно зависит от погодных условий. Во влажные годы азот удобрений повышает урожайность ячменя, а в сухие годы - содержание белка. Применение подкормки ячменя, возделываемого по современным технологиям, в фазе колошения приводит к увеличению количества белка на 4-5 %. При использовании ячменя на пивоваренные цели вносить азотные удобрения не рекомендуют, особенно на богатых гумусом почвах.

Гречиха и просо.

Содержание белка в зерне гречихи и проса составляет 12-14 %. Применение минеральных удобрений повышает содержание белка в зерне на 0,7-1,5 %. Гречиха и просо хорошо отзываются на внесение микроэлементов, которые повышают урожай и улучшают его качество.

Кукуруза.

Она является важной кормовой и продовольственной культурой. Зерно кукурузы в зависимости от сорта и почвенноклиматических условий выращивания содержит 68-73 % крахмала, 5-20 % белка, 3,5-7 % жира. Белки кукурузы отличаются низкой биологической ценностью, так как они представлены малоценной в биохимическом отношении фракцией - зеином и почти не содержат лизина и триптофана. Однако высоколизиновые гибриды кукурузы содержат больше лизина и триптофана по сравнению с обычной кукурузой. Применение азотных удобрений по фону РК повышает содержание белка в зерне на 0,8-2 % в основном за счет малоценной в биохимическом отношении зерновой фракции. Использование марганцевых и цинковых микроудобрений повышает урожайность и увеличивает содержание белка в зерне. При этом содержание зеиновой фракции уменьшается.

Рис.

Пищевая ценность зерна очень высокая. Она определяется содержанием белка, переваримость которого достигает 98 %, а также очень большим количеством крахмала высокой питательной ценности. Продукты из рисового зерна обладают ценными диетическими свойствами. Культура риса очень требовательна к условиям азотного питания в течение всего периода вегетации. Азотные удобрения значительно повышают урожайность риса и существенно влияют на химический состав зерна. Низкие дозы азота (до 90 кг/га) не изменяют биохимического состава зерна, и дробное внесение этой дозы не имеет преимущества перед внесением всей дозы в основное удобрение. Увеличение дозы до 120150 кг/га, внесенной дробно (2/3 дозы до посева, 1/3 - в фазе выхода в трубку), повышает содержание белка в зерне на 0,9-1 %. При совместном применении NPK количество белка в зерне увеличивается до 10 %. [1]